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论文题目 煤矿调度管理信息系统设计与实现 专业学位类别 工 程 硕 士 学 号 201291220340 作 者 姓 名 王 建 指 导 教 师 侯孟书 教 授 分类号 密级 UDC 注1 学 位 论 文 煤矿调度管理信息系统设计与实现 （题名和副题名） 王 建 （作者姓名） 指导教师 侯孟书 教 授 电子科技大学 成 都 张惠芬 高 工 江阳化工厂 太 原 （姓名、职称、单位名称） 申请学位级别 硕士 专业学位类别 工程硕士 工程领域名称 软 件 工 程 提交论文日期 2014.3.25 论文答辩日期 2014.5.23 学位授予单位和日期 电子科技大学 2014 年 6 月 25 日 答辩委员会主席 评阅人 注 1注明国际十进分类法 UDC的类号。 DESIGN AND IMPLEMENT OF COAL MINE DISPATCHING INATION MANAGEMENT SYSTEM A Master Thesis ted to University of Electronic Science and Technology of China Major Master of Engineering Author Wang Jian Advisor Hou Mengshu School School of Ination and Software Engineering 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。 据我所知， 除了文中特别加以标注和致谢的地 方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 作者签名 日期 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、 使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、 缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名 导师签名 日期 年 月 日 摘要 I 摘要 在我国经济发展体系中，煤炭行业作为能源经济的重要组成部分，其生产效 率、安全管理等多个方面都受到了广泛的关注，尤其是在现在的科技发展背景下， 信息化建设也早已进入了煤炭生产领域，煤炭生产信息化建设的重点是对生产调 度的管理，由于煤矿调度在煤矿生产过程的中心地位，煤炭调度生产信息系统得 到了越来越多的研究，从煤矿生产业务、人员管理、安全管理等多个方面，利用 计算机处理问题。 本文结合煤矿企业调度生产管理的特点与具体实际，提出了基于 B/S 模式的 包含矿端、集团端两层次的煤矿调度管理信息系统。在分析我国煤矿调度管理信 息系统和实地调研的基础上，分析了业务流程，并进行功能和非功能方面的需求 分析，制定总体架构设计，选择软件设计平台，对集团端和矿端系统的多个功能 模块总体设计及实现进行描述。矿端系统和集团端系统都是基于 MVC 架构实现， 分为数据存储层、业务逻辑层和页面表示层，数据存储层应用 JDBC 技术，业务 逻辑层应用 ServletJavaBean 技术， 页面表示层应用 JSP 语言， 用于实现数据输入、 更新、查询等。 本文分别对集团端和矿端两层次系统的主要功能模块进行了测试，验证了系 统主要功能模块的实现情况，但系统还存在一些问题，例如数据量较少，用户权 限管理的安全性较低，这些问题将在进一步工作中做出改进。 关键词关键词煤矿调度，信息管理系统，B/S 模式，J2EE 框架 ABSTRACT II ABSTRACT In China, the coal industry has become more apparent importance and irreplaceable. Currently, how to enhance coal mine production safety management, speed up the coal industry ination construction, has become increasingly aroused the attention and concern. Unknown coal production enterprises, production status unclear will seriously affect management decisions and business investment. Since the entire coal mine scheduling center, so should first kaishi from the mine scheduling ination. Coal production scheduling ination system, is cut from the mine scheduling, involving coal mining, coal washing, transportation, personnel, security and other sectors, to help people take advantage of the computer processing of data, solve the problem. In this paper, the scheduling of production management of coal mining enterprises and the specific characteristics of the actual proposed containing ore terminal end of the two-level group scheduling management ination system based on coal B / S mode. Based on the analysis of coal dispatch management ination systems and field research on the analysis of business processes and functional requirements and non-functional aspects of the analysis, development of the overall architecture design, choice of software design plat, multi-group side and mine on the client system functional modules described the overall design and implementation. Mine end systems and end systems are based on the MVC architecture implemented into the data storage layer, business logic and page presentation layer, data storage layer JDBC technology applications, business logic application Servlet JavaBean technology, application presentation layer JSP pages Language for data entry, update, query and so on. Finally, the Groups jiehsu and mine were two levels of jiehsu systems main function modules were tested, including the system registry, data entry, data query, dictionary maintenance, system maintenance, transmission and other modules, the system verifies the achievement of the main function modules , indicating that the basic function of the system is expected to achieve. However, the system still has some problems, such as small amount of data, user rights management is less secure, these issues will be further work to make improvements. Key words Mine dispatching, ination management system, B / S model, J2EE Framework 目录 III 目录 第一章 绪言 .................................................................................................................... 1 1.1 课题来源与研究背景 ........................................................................................ 1 1.2 国内外研究发展与动态 .................................................................................... 2 1.3 本论文主要研究内容 ........................................................................................ 6 第二章 关键技术介绍 .................................................................................................... 8 2.1 J2EE 技术框架 .................................................................................................... 8 2.2 B/S 与 C/S 体系结构 .......................................................................................... 9 2.3 JSP 编程 ............................................................................................................. 11 2.4 Servlet 编程 ....................................................................................................... 13 2.5 本章小结 .......................................................................................................... 14 第三章 系统需求分析 .................................................................................................. 15 3.1 业务描述 .......................................................................................................... 15 3.2 功能需求 .......................................................................................................... 16 3.3 非功能需求 ...................................................................................................... 17 3.4 本章小结 .......................................................................................................... 18 第四章 系统总体设计 .................................................................................................. 19 4.1 系统总体架构设计 .......................................................................................... 19 4.1.1 软件平台 ................................................................................................ 19 4.1.2 系统总体功能结构 ................................................................................ 20 4.2 系统功能模块总体设计 .................................................................................. 21 4.2.1 矿端功能模块 ........................................................................................ 22 4.2.2 集团端功能模块 .................................................................................... 23 4.3 本章小结 .......................................................................................................... 25 第五章 系统详细设计 .................................................................................................. 26 5.1 开发技术与应用环境 ...................................................................................... 26 5.2 数据存储层设计 .............................................................................................. 26 5.2.1 矿端数据库设计 .................................................................................... 26 5.2.2 集团端数据库设计 ................................................................................ 31 5.3 业务逻辑层设计 .............................................................................................. 33 5.3.1 系统逻辑关系 ........................................................................................ 33 目录 IV 5.3.2 数据访问层 ............................................................................................ 34 5.4 系统模块详细设计 .......................................................................................... 37 5.4.1 登陆模块 ................................................................................................ 37 5.4.2 数据录入模块 ........................................................................................ 39 5.4.3 数据传输模块 ........................................................................................ 42 5.4.4 数据查询模块 ........................................................................................ 44 5.4.5 报表制作模块 ........................................................................................ 45 5.4.6 字典维护模块 ........................................................................................ 50 5.4.7 系统维护模块 ........................................................................................ 55 5.4 本章小结 .......................................................................................................... 58 第六章 系统测试 .......................................................................................................... 59 6.1 集团端功能测试 .............................................................................................. 59 6.2 矿端功能测试 .................................................................................................. 65 6.3 本章小结 .......................................................................................................... 69 第七章 总结与展望 ...................................................................................................... 70 7.1 本文工作与结论 .............................................................................................. 70 7.2 工作不足与设想 .............................................................................................. 70 致谢 ................................................................................................................................ 72 参考文献 ........................................................................................................................ 73 第一章 绪言 1 第一章 绪言 1.1 课题来源与研究背景 本人所在的西山煤电公司，是全国最大的炼焦煤生产基地，主要从事煤炭资 源的开采，煤田面积广大，资源总量近百亿吨，煤炭产品种类繁多，产业涉及煤 炭、电力、焦炭化工等多个领域，公司牢牢把握安全生产的重要主题，在保证安 全的关键前提下，努力提高效率，并利用已有的信息化工具在一定程度上提高了 工作效率和效益。本人在工作期间，对公司的相关生产业务有了深入的了解，为 响应公司加快信息化进程， 本人选取了课题 煤矿调度管理信息系统研究与实现 。 能源保护、开采、利用等问题是一个世界性的问题，曾被作为世界性的环境 保护、工业生产的主题进行讨论，尤其是最近几年来，由于能源争夺所带来的战 争破坏，各项能源的保护和开采模式等都引发了各国的思考，对我国来说，煤炭 行业作为我国经济和工业发展的中流砥柱，其重要性不言而喻，其保护、生产、 安全等问题更是受到了社会多方面的关注，加速煤矿信息化建设，引入高科技， 解决效率低下、安全程度不高等问题，进一步加固能源行业的发展，更好地实现 可持续发展。 信息化建设的普及随着计算机各个相关技术的发展越来越广泛，从电子政务 到电子商务，政府部门、机关单位、企事业机构、企业都将信息化建设列入了提 高生产效率， 保障工作质量的有效途径[1]。 煤炭行业作为能源领域的重要组成部分， 尤其是在煤炭资源丰富的我国，其受到的关注是非常必要的，关于煤炭行业的信 息化建设自然是国家信息化普及的一个重中之重[2]，从煤炭的生产种类、产量、开 采效率、安全管理等多个方面都需要计算机技术的介入，为了解决现在世界性的 资源问题，我国将煤炭行业的有效开发作为建设重点，也为此提供了有力的财力、 人力、物力支持，总之，煤炭行业的信息化建设的兴起和发展是必然趋势[3]。 在整个煤矿生产过程中，煤矿调度是一个不可获取的重要部分，其作为生产 过程的信息源和指挥棒，对其实现更高效的信息化建设才能真正改善现有生产状 况。我国作为一个煤炭大国，煤矿位于经济发展水平不同的多个地区，因此各地 的煤矿信息化建设的程度也有很大不同，差异较大，部分煤矿调度环节已经将计 算机应用进来，实现了一定程度的计算机信息化管理，但是仍存在一些较明显的 问题，利用数据孤岛的存在，即基层的业务生产、调度部门的生产数据并不能高 效地与管理层建立联系[4]，除此之外，目前手工或者半手工操作依旧是大多数煤矿 生产的调度环节所采用的主要方式，对计算机的应用还局限于数据录入、数据存 电子科技大学硕士学位论文 2 储等方面，这种情况下，通常的问题是较低的工作效率，数据计算容易出错，尤 其是在数据计算量较大的时候，由于数据孤岛的存在，信息反馈的速度也比较慢， 人员安全、生产安全等重要问题也因此不能得到很好的解决。除了对数据处理方 式的局限性，现有的煤矿调度生产信息系统在信息显示方面，由于硬件受限，使 得数显示方式单一，存储功能有限，并不能实现真正的信息交互和信息共享，作 为决策层，在数据共享不及时的情况下，对煤矿生产情况的了解滞后，不够全面， 决策意见下发速度慢。虽然，现有的一些煤矿调度管理系统也提供了系统调度模 块，但是其实现重点针对的是人员、财务等管理模块，并未实现生产调度的管理， 或者只是轻描淡写地提及较表面的显示功能[5]。 煤矿调度信息管理系统的出现，将煤矿生产推向了一个新的台阶，改善煤矿 生产信息滞后等传统生产状况，优化安全生产措施，提高科技生产含量，实现煤 矿生产安全、高效、可靠的目的。煤矿调度信息管理系统，就是以解决煤矿生产 调度环节问题为目的，将煤矿生产业务流程管理（包括采煤、洗煤、煤矿运输管 理等） 、人员管理（包括人员分配、班次管理等） 、安全管理作为研究对象，充分 利用计算机技术，以实现煤炭生产管理的有效信息化建设，切实实现安全生产为 目的，高效地处理数据，贯通各个生产部门的信息渠道，为企业的高效内部协作 创造条件，解决已有问题。 煤矿调度信息管理系统的本质是一个基于实时调度所实现的现场生产指挥系 统， 管理层通过使用系统，能查看煤矿生产情况，包括人员班次调度、产量情况 等多种数据，这些数据经过分析汇总以后，能将隐含的有价值信息显示出来，在 大量数据的基础上进行科学决策，以指导生产，这不仅能保持管理层对生产情况 的实时跟进，提高管理层决策的正确性，减少决策失误所造成的事故，降低人员 安全隐患和煤矿经济损失[6]，提高生产管理效率，一定程度降低生产成本，增强竞 争力。 1.2 国内外研究发展与动态 煤炭储存在地下，由于自然环境条件的影响，煤矿开采要考虑的因素非常多， 除了恶劣的自然环境所带来的地质灾害为人身安全带来的危险，因为煤矿生产所 涉及到的人员参与众多，结构复杂，业务繁复，这些不可忽视的限制因素使得我 国大多数煤矿调度管理生产还局限在人工层面上，例如管理层凭借自己的丰富经 验和主观意识做出决策，开展工作，这样的管理技术虽然有一定的可信度，但是 管理人员的专业知识水平不同，责任心强弱有别，随着工作强度的增大，工作条 件的变化，难免出现错误，而对于煤矿生产这一特殊产业，小的错误可能引起巨 第一章 绪言 3 大的伤亡[7]，这是人们迫切要解决的问题。 至今为止，大大小小的煤矿企业出现的安全问题都引起了社会广泛的关注， 这也使得煤矿企业的自身安全建设工作被放在了企业建设的重要位置，但是仅有 重视是远远不够的，没有以事实为依据，以科学做指导的技术支持，煤矿生产的 安全性仍是令人堪忧。通过分析现有的煤矿调度管理工作流程，可以发现在煤矿 的日常工作中涉及到的数据量大，数据分散，位于多个横向或者纵向的层次，各 个层次的工作人员在不断收集数据信息的时候，由于大量数据所蕴含的信息不能 够被工作人员看出来，普通的分析手段是不能都找出规律的，如此会造成数据冗 余过大，或者由于数据的层层过滤，当数据到达管理层时，管理者应该真正关心 的数据已经被过滤掉了，从而增大事故发生的几率[8]，严重地影响到现代社会的经 济发展情况。 因此，煤矿调度信息的收集和管理是需要改进的重点，煤矿调度管理信息系 统作为现代技术的应用平台，目的是要规范煤矿生产过程、管理流程及相关管理 工作，提高管理效率，对安全事故的处理以预防为主，以快速信息化处理为措施， 通过分析现有的煤矿调度管理工作流程，可以发现在煤矿的日常工作中涉及到的 数据量大，数据分散，位于多个横向或者纵向的层次，人员在不断收集数据信息 的时候，由于大量数据所蕴含的信息不能够被工作人员看出来，普通的分析手段 是不能都找出规律的，还会造成数据冗余过大，或者由于数据的层层过滤，当数 据到达管理层时，管理者应该真正关心的数据已经被过滤掉了，改善调度管理工 作，煤矿生产调度信息的管理所经历的变化过程如图 1-1 所示，最初由手工记录， 然后随着计算机的发展，出现了单机管理阶段，现在发展到网络管理。 管理手段分类（T） 网络管理 单机管理 手工记录 当前时期时间（t） 图 1-1 生产调度管理发展历程 电子科技大学硕士学位论文 4 在煤矿调度信息管理没有结合计算机技术来实现煤矿调度管理时，煤矿的生 产过程所涉及到的信息都是以特定的形式存取，例如文本类型存储，表格类型存 储，图形类型存储等，形式较单一，并且自动化程度不高，一般都是手工完成， 这种管理方式必定忽视了信息处理的效率问题，由于存储介质的性质，如果要实 现信息的共享也是比较困难的，同样，检索信息的及时性也会受到影响。 信息时代的到来将计算机技术推向了解决煤矿信息管理问题的前沿，我国的 煤炭企业众多，各个单位开始注重信息化建设，将计算机技术引入企业的生产管 理过程中，分为两个阶段单机管理和网络管理[9]。 在利用单机进行系统数据的管理时代，是以计算机终端作为处理媒体，将煤 矿调度生产信息存储在通常存储在 Excel 表格中，或者直接存储在小型的数据库 中，一般为 Aceess，除了文本信息，有许多调度相关的数据信息需要以图形的形 式存在，一般是将已存在的图纸进行扫描，存储到计算机的硬盘中，或者使用其 他图形绘制软件进行绘制和存储。在单机管理阶段，虽然有部分煤矿利用小型的 数据库系统创建了调度信息管理系统的数据库，但是由于计算机技术的普及程度 不够深，对于功能的实现却十分局限，功能简单，无法及时更新煤矿生产的信息， 由于计算机硬件和软件限制，数据的存储效率较低，本阶段虽然将计算机引入， 一定程度上减轻了工作人员的工作强度，但是其应用不够深入，并未真正发挥出 计算机的优势。 在网络管理阶段，主要引入了网络技术，将存储在当地的业务文本、表格、 图形等数据远程共享，进行传输，与单机管理阶段最大的区别就在于网络管理阶 段较容易实现信息共享，随着图形数据量、信息量的增大，图形处理的技术发展 越来越快，诞生了许多新型的图形处理方法，WEB GIS 就是应用较广泛的技术， 处于网络管理阶段的煤矿调度信息管理系统结合 WEB GIS， 实现了对高质量图形、 矢量图的处理[10]。 随着一些煤矿单位将煤矿调度管理系统应用在日常煤矿生产过程中，煤矿取 得了较高的工作效率，提高了经济效益，这使得越来越多的研究者开始进行煤矿 调度管理系统的改进研究。部分软件公司已经开发了功能较全面的煤矿调度管理 信息系统，并能够针对不同单位的不同要求进行个性化二次开发，除了软件公司， 对此进行研究开发的还有部分高校和科研院所，并已有许多成功的管理系统在市 场上出现，被煤矿单位所应用。例如，由软件公司开发的龙软煤矿生产调度系统 是较早问世的系统，主要实现技术是.NET，并结合了 WebService 技术框架，融合 WEB GIS 技术，系统功能较全面，能够实现煤矿生产调度的流程控制。关于煤矿 生产调度系统的网络管理应用，较成功的例子是西安交大开发的一款软件产品， 第一章 绪言 5 基于 B/S 模式实现开发，使用构件技术集成，封装性较好，与同类煤矿生产调度 管理信息系统相比，此软件产品还被评为“最具应用价值”，其对 B/S 模式的应用， 被之后的开发者竞相模仿。除了功能较完善的、大型的煤矿生产调度系统，有些 院校、研究所直接和煤矿单位合作，在了解煤矿单位生产的主要业务流程和具体 需求，开发了具体针对煤矿生产的小型系统，实现煤炭生产调度信息的管理，进 行煤炭生产信息的采集和管理，这些小型系统的使用，提高了工作效率，增加了 单位效益，但是对于该类系统的应用还开发都还并没有形成规模，并未实现产业 化，一方面是因为开发研究的单位较少，另一方面是由于我国煤矿的规模不一， 数量较多，业务生产过程差异大，对于具体业务来说，煤炭种类繁多，生产流程 不同，这些因素都使得我国煤炭调度信息管理系统的开发复杂度较高，比较分散， 难以统一[12]。 国外由于计算机技术发展得较早，对于煤矿生产调度信息管理系统的研究也 开始得较早，并且有专业的软件公司来进行矿业软件的研究和开发，最有名的这 类软件公司的代表是位于澳大利亚的 SURPAC 公司，该公司瞄准世界各地丰富矿 产资源的开发和利用所能创造出来的巨大财富，将适应于各类矿产资源开采过程、 生产流程，甚至勘测等环节的软件产品研发作为公司的研发对象，在经过 30 多年 的发展，SURPAC 公司的矿业软件产品的使用遍布全球，尤其是在各个资源大国， 中国的矿产资源丰富，尤其是煤炭资源，使得该公司的产品在中国有很大市场。 一般，矿业集团的组成都比较庞大，包括各类煤业公司、煤矿单位、矿地等 层次，这就使得煤矿调度管理信息系统所需要处理的数据量变得越来越大，为了 更有效地解决数据量渐增的问题，高效收集、处理和管理，尤其是对煤矿的实时 数据的处理，网络技术的深入利用已经是必然趋势，能够与煤矿调度管理信息系 统有效结合的网络技术包括 WEBGIS 技术、WebService 技术等。 尽管信息化在煤矿生产调度管理方面的应用已经被人们研究了一段较长的时 间，但是其仍存在一些缺陷 （1）存储效率低。计算机技术的飞速发展，使得数据在网络中的传输在各个 方面的应用越来越深入，但是网络技术在煤矿生产调度管理方面的应用